干涉条纹-课程中心.PPT

* 课程指导课六 第6章、光的干涉 6.1 光的相干性 杨氏双缝干涉实验 6.2 光源对干涉条纹的影响 6.3 光程与光程差 6.4 薄膜干涉 6.5 迈克耳逊干涉仪 教师：郑采星 大学物理 基本要求 教学基本内容、基本公式 第6章 光的干涉 了解相干光的获得，掌握杨氏双缝干涉。理解光程概念，等厚干涉（劈尖、牛顿环）、等倾干涉。了解迈克耳逊干涉仪。 1. 光的相干性 可见光：波长为400~760nm之间的电磁波，具有同一频率的光为单色光。 光源的发光特性（光源的最基本发光单元是分子、原子。） E1 E2 波列长 L = ? c ? 是波列持续时间。 普通光源：自发辐射 能级跃迁辐射 独立 不同原子 同一时刻发的光 独立 同一原子不同时刻发的光 原子自发辐射的间断性和相位随机性，不利于干涉条件的实现。 获得相干光的两种方法 p S * · p 薄膜 S * 2.杨氏双缝实验 明纹中心： 暗纹中心： 分振幅法 分波面法 1. 在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是 (A)使屏靠近双缝。 (B)使两缝的间距变小。 (C)把两个缝的宽度稍微调窄。 (D)改用波长较小的单色光源。 [ B ] ? 0 若用复色光源，则干涉条纹是彩色的。 k ? 2 条纹有重叠 零级明条纹中央为各种波长光叠加形成的白色 波长不同条纹间距不同 2. 用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨的彩色光谱？ 解: 用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成内紫外红的对称彩色光谱.当k 级红色明纹位置xk红大于k+1级紫色明纹位置x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。据前述内容有 由 xk红 = x(k+1)紫 的临界情况可得 将 ?红 = 7600?， ?紫 = 4000? 代入得 k = 1.1 因为 k只能取整数，所以应取 k = 2 这一结果表明：在中央白色明纹两侧， 只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。 3. 等厚干涉（劈尖、牛顿环） －明纹 －暗纹 在劈尖上下表面反射的 两光线之间的光程差是： n1? n2且n2 ? n3 n1? n2且n2 ? n3 劈尖 3.用单色光垂直照射在观察劈尖干涉的装置上，当上平面玻璃垂直向上缓慢平移而远离下平面玻璃时，可以观察到这些干涉条纹 (A) 向右平移，条纹间距不变。 (B) 向右平移，条纹间距变小。 (C) 向左平移，条纹间距不变。 (D) 静止不动。 [ C ] 如果向上平移继续进行, 这些干涉条纹将( ? ). 讨论题 可以简化成： 只分析了劈尖的上下表面反射光 形成相干光？ 4. 如图a所示，一光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波长l＝500 nm (1 nm=10-9 m)的单色光垂直照射．看到的反射光的干涉条纹如图b所示．有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的连线相切．则工件的上表面缺陷是 (A) 不平处为凸起纹，最大高度为500 nm． (B) 不平处为凸起纹，最大高度为250 nm． (C) 不平处为凹槽，最大深度为500 nm． (D) 不平处为凹槽，最大深度为250 nm． [ ] 5. 用波长为l1的单色光照射空气劈形膜，从反射光干涉条纹中观察到劈形膜装置的A点处是暗条纹．若连续改变入射光波长，直到波长变为l2 (l2＞l1)时，A点再次变为暗条纹．求A点的空气薄膜厚度． 解：设Ａ点处空气薄膜的厚度为ｅ，则有 改变波长后有 B 6.用波长? = 500nm (1nm = 10-9m) 的单色光垂直照射在由两块玻璃板(一端刚好接触成为劈棱)构成的空气劈尖上。劈尖角? = 2?10-4 rad，如果劈尖内充满折射率为n =1.40的液体。求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离。 解：设第五个明纹处膜厚为e，则有 设该处至劈棱的距离为l，则有近似关系 由上两式得 充入液体前第五个明纹位置 充入液体后第五个明纹位置 充入液体前后第五个明纹移动的距离 牛顿环 光源 透镜 显微镜 平玻璃 平凸透镜 反射镜 { 明 暗 牛顿环 r 越大，k 越大，即级次越高。 7. 在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P处形成的圆斑为 (A) 全明； (B) 全暗； (C) 右半部明，左